引 言

RFID(RadioFrequencyIdentification)是一種非接觸式的自動識別技術，它可以通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID技術起源于第二次世界大戰(zhàn)，已經發(fā)展了70年，芯片技術不斷提高，成本急劇下降，功能不斷增強，現在已經廣泛地應用于各行各業(yè)。在工業(yè)自動化控制中,唯一性的需要，可用來監(jiān)控該產品在各個工序中的狀態(tài)，實現產品全程質量跟蹤，主要應用于制造業(yè)物流管理、服裝生產企業(yè)以及危險品管理等領域％在食品安全方面，北美的SYSCO公司將RFID用于食品運輸過程中監(jiān)控溫度和環(huán)境條件的變化，保證食品品質和安全。日本建立了“食品身份證制度”，即產品履歷和跟蹤監(jiān)視制度，要求生產、流通等各部門廣泛采用條形碼、RFID等技術，用來詳細記載產品生產和流通過程的各種數據。英國的Trenstar公司使用RFID標簽實現對盛酒桶的追蹤。澳大利亞的Moraitis公司使用RFID追蹤西紅柿的安全信息，包括產地、包裝日期、種類、質量和大小等。中國的江蘇省農業(yè)科學院在肉品的安全生產監(jiān)控中也使用了RFID標簽。

在大型種豬場，普遍存在信息孤島問題，主要是由于各個部門之間的業(yè)務數據未能及時統(tǒng)計導致的，極大地影響了企業(yè)的信息化管理水平，因此，非常有必要建立一個種豬場信息管理平臺。此外，由于問題豬肉事件不斷曝光，老百姓對“放心豬肉”的呼聲越來越高；由于“綠色貿易壁壘”對生豬出口的影響，以及疫情防控的必要性，都需要對生豬實行全程跟蹤與溯源。沒有統(tǒng)一的信息平臺是難以實現的。農業(yè)部已經推廣牲畜二維條碼耳標數年，也取得了一定的成績，但由于生豬的運動性，很難實時在線地識讀耳標，大多還需要人工識讀?；赗FID做成的電子耳標可以方便地實現生豬個體的標識,由于其非接觸性識讀，容易實現半自動或全自動跟蹤。國內所見文獻中論述的（豬、牛、雞）養(yǎng)殖平臺，主要從飼料營養(yǎng)配方或生產管理等形成單方面的養(yǎng)殖技術平臺，在一些發(fā)達國家則側重于自動化飼喂叫本研究以300頭種母豬為基礎,將RFID、物聯(lián)網、3G網絡等技術結合起來，構建一個基于RFID耳標的規(guī)?；N豬信息平臺，最終形成數字化的種豬物聯(lián)網管理平臺。

1RFID簡介

RFID系統(tǒng)的基本結構

一個基本的RFID系統(tǒng)由RFID標簽、RFID讀寫器和后臺數據庫等3部分組成。

RFID標簽由芯片與天線組成，具有唯一的電子編碼，同時有一定的信息存儲容量，可附在物體上以標識目標對象。根據不同的射頻信號發(fā)射方式，RFID標簽可以分為主動式（有源）標簽和被動式（無源）標簽。前者可以主動地向讀寫器發(fā)送射頻信號；后者接收到讀寫器發(fā)出的電磁波信號后，將部分電磁能量轉化為供自己工作的能量。

RFID讀寫器可控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀取信號并接收標簽的應答，對標簽對象標識信息進行解碼，然后將對象標識信息連同標簽上其他有關信息傳輸到后臺主機以供處理。

后臺數據庫用于存放標簽的基本信息和企業(yè)應用相關的數據。

RFID耳標的相關標準

國際標準ISO11784和ISO11785規(guī)定了用RFID識別動物的代碼結構和技術準則，其中ISO11784規(guī)定動物識別代碼總共由64位（8個字節(jié)）組成，ISO11785則規(guī)定了電子標簽數據的傳輸方法以及讀寫器的規(guī)范。動物電子標簽基本包括頸圈式、耳標式、可注射式和藥丸式4種。通常意義上講，工作頻率小于30MHz的RFID為低頻標簽，有125kHz、225kHz和13.56MHz幾種。工作頻率大于400MHz的RFID標簽為高頻標簽，有915MHz、2450MHz和5800MHz幾種。

RFID耳標的識讀率和掉標率

影響RFID耳標推廣的主要技術參數識讀率和掉標率,與耳標設計、材質選擇以及飼養(yǎng)管理有很大關系。在國外,RFID耳標已成功應用于動物的識別與跟蹤,報道的掉標率在2%?10%。在我國，RFID在畜牧業(yè)中的應用也越來越廣泛，公開的掉標率在10%?30%。目前，采用多層封裝技術的RFID耳標，經過一年使用后，識讀率均可達到95%以上。

2需求分析與建設步驟

2.1需求分析

信息平臺的研究總體目標是要能夠整合已有的業(yè)務系統(tǒng),并能夠支持新的業(yè)務流程和功能，實現數據共享。具體目標包括：

2.1.1實現數據采集和記錄半自動化或全自動化

每頭豬掛有電子耳標（無源RFID標簽）,飼養(yǎng)員手持讀寫器將喂料、喂藥、轉群和檢疫等信息記錄到電子耳標中或讀取電子耳標中的數據，這是一種半自動化方式；還有些測定需要全自動化方式，如母豬發(fā)情識別，這往往需要自動記錄母豬訪問公豬的次數、日期和時間。

2.1.2建立完善的生豬個體標識檔案

實現生豬飼養(yǎng)和免疫的全程跟蹤與追溯。每頭豬的電子耳標具有唯一的電子編碼，能夠存儲信息，可以記錄生豬個體生長過程中的關鍵數據，建立完善的個體檔案。在決定生豬能否出欄銷售時，只需要讀取電子耳標中的數據，防止生豬在休藥期內出欄，杜絕源頭污染，實現全程跟蹤與追溯。2.1.3實現種豬性能測定自動化

依據個體體況精細飼養(yǎng)。當掛有電子耳標的種豬進入自動給料站時，讀寫器會自動讀取其電子耳標編碼，稱重傳感器獲得種豬的空腹體重、采食量和采食持續(xù)時間。然后將獲得的個體體況數據傳送到后臺計算機進行處理，處理后的數據作為評估預測模型的參數，優(yōu)化日糧飼養(yǎng)方案，實現種豬的精細飼養(yǎng)。

2.2建設步驟

在大型養(yǎng)豬場，應用計算機進行管理已經比較普遍，但多數部門的計算機管理系統(tǒng)是基于部門需要進行開發(fā)的，企業(yè)業(yè)務數據難以共享。如果重復輸入數據，則會影響工作效率且難免出現錯誤。因此，信息平臺應采用如下步驟進行建設:

第一，全面評估現有的業(yè)務系統(tǒng)，明確數據來源與流程;

第二，建立中心業(yè)務數據庫，對不同人員進行合理授權；

第三，構建連接各個部門的網絡基礎設施；

第四，對生豬個體進行電子標識，建立數據采集與記錄業(yè)務數據庫，實現數據采集與記錄數據庫和中心業(yè)務數據庫無縫連接。

3基于物聯(lián)網的種豬管理平臺

圖1所示是基于物聯(lián)網的種豬管理平臺的功能模塊圖。該平臺由豬場管理、精細化飼喂、環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)控、溯源管理等功能模塊組成。

3.1豬場管理

豬場管理模塊的功能是利用現有的商業(yè)豬場管理軟件,使其符合整個管理平臺的需求，其基本功能包括種豬管理、分娩豬管理、商品豬管理等。

3.1.1種豬管理

種豬管理包括種豬資料、種豬轉群、種豬免疫、種豬生長性能測定、種豬用藥記錄、公豬采精、配種管理、妊娠管理等。飼喂管理采用定位欄進行單獨飼喂，需要根據體重進行個體化飼喂，飼養(yǎng)量需要進行日常記錄。

3.1.2分娩豬管理

分娩舍管理要首先記錄轉入分娩舍的日期、重量和體況等；其次要對分娩數據進行記錄，包括日期、胎次、產仔數和窩重等；最后記錄斷奶日和從分娩舍轉出日，同時要對仔豬性能進行測定。

3.1.3商品豬管理

商品豬管理包括商品豬資料維護、商品豬轉群、商品豬離場、商品豬入場、商品豬免疫、商品豬疾病治療、商品豬生長性能測定、商品豬用藥記錄，主要管理和記錄商品豬生產全過程的信息。

3.2精細化飼喂

傳統(tǒng)的種豬單體限位欄飼喂方式會給豬只本身帶來一些負面影響。單體限位欄的空間有限，僅能容納一只豬的空間,限制了種豬的活動，造成母豬分娩時間延長、難產或消化不良,不符合豬只福利制度；另一方面，在限位欄內人為地定量供給飼料，豬只的進食完全處于被動狀態(tài)，不能完全滿足豬只本身需求；此外，建設豬場前期的投資較大，并給飼養(yǎng)人員帶來繁重的飼養(yǎng)任務。利用RFID耳標,可實現種豬小群精細飼喂。根據管理每頭種豬的體質量、年齡、妊娠、繁育等具體情況,投放相應的飼料量，從而做到按照個體進行精細飼喂的目標。3.3環(huán)境監(jiān)測

在種豬養(yǎng)殖當中，豬舍內環(huán)境質量的好壞直接影響到種豬的健康狀況和生產性能的高低。影響豬舍內環(huán)境的主要因素有溫度、濕度、NH3和CO2等，種豬舍內環(huán)境的信息化調控方式，主要利用各種傳感器（溫度、濕度、氣體傳感器等）作為信息的拾取裝置，通過I/O接口及總線將信號傳輸到上位機，由上位機中的智能控制器將各信號進行解耦處理，化解成各個無耦合的單變量系統(tǒng)。基于無線傳感器網絡WSN的豬舍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，自動捜集傳感器信息，自動組網傳輸數據,可實現豬舍微環(huán)境的局部調控，有利于種豬的福利，同時節(jié)約能源。

3.4視頻監(jiān)控

利用3G網絡技術、視頻編碼技術、信息傳輸技術把種豬場的視頻提供給觀看者和決策者，在進行數據感知的同時,強化更加形象化的現場感知。用戶可通過手機、網頁、客戶端看到實時畫面和歷史報警記錄。研發(fā)獨特的“所見即所得”移動圖像偵測功能，可在監(jiān)控畫面上直觀設定多個安防偵測區(qū)；利用WSN技術，無須打墻洞、布線纜，不破壞室內原有裝修，即可方便地鏈接溫濕度傳感器和氨氣傳感器。系統(tǒng)內置2GB存儲卡,可存儲16h的連續(xù)錄像，2000次報警抓拍的圖片（2幅/次）和1000次錄像短片（5s/次），10萬次報警文字日志。圖2所示是基于3G技術的豬場視頻監(jiān)控的實時截圖。

圖2  基于3G技術的豬場視頻監(jiān)控實時截圖

3.5溯源管理

通過RFID耳標，能夠追溯到商品豬的父母代，從源頭保障了肉食品的品質和安全，提高了產品的附加值。讓消費者從公開透明的監(jiān)管渠道獲得生豬飼養(yǎng)每一步驟的信息，能夠增強消費者的信心。一般而言，“放心豬肉”每千克價格一般比普通豬肉高1元，從而帶來了直接的經濟效益?；谪i個體的精細化飼養(yǎng)提高了生豬的品質，尤其在出口方面，高品質的生豬同一般品質的豬相比，每頭售價要高出幾十元。另一方面,溯源管理有利于及時召回受污染的豬肉，避免事態(tài)擴大化，是對消費者和政府的保障。

4結語

通過本次應用性研究可獲得以下結果：

通過RFID耳標、豬耳缺號和牲畜耳標號綜合試驗,發(fā)現母標式結構的RFID耳標，在打標時損壞極少，且經過豬只咀嚼后，仍有很高的識讀率。RFID耳標的材質不易過硬。實際觀察發(fā)現，耳標的顏色和味道也會影響到掉標率。經過多層包裝的黃色耳標，掉標率可以控制在10%以內。

基于物聯(lián)網的種豬管理平臺，融合了RFID技術、WSN技術和3G技術；把電子耳標用于生豬養(yǎng)殖，建立電子標識系統(tǒng)，不僅為了防疫和溯源，還可以實現飼養(yǎng)過程自動化;可減少人手，節(jié)省人工工資；通過對生豬個體的監(jiān)測和精細飼養(yǎng)，可以節(jié)省飼料，降低生產成本；打破部門分割，實現信息共享，完善監(jiān)控手段，減少隱性成本。

物聯(lián)網在種豬場的應用還存在諸多問題：一是技術標準尚在研制之中，還不夠成熟；二是資金問題有待解決，相關設備是比較昂貴的。

從長遠來看，基于物聯(lián)網的種豬管理平臺在應用量擴大之后，成本自然會下降。相信隨著技術的逐步成熟，該平臺將更好地推動養(yǎng)豬業(yè)向自動化、智能化、現代化方向發(fā)展。

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